第8章新型化学纤维

第4节有机合成及其应用合成高分子化合物考试评价解读1．能对单体和高分子进行相互推断，能分析有机高分子化合物的合成路线，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式。

2．能举例说明塑料、橡胶、纤维的组成和分子结构特点，能列举重要的有机高分子化合物。

核心素养达成宏观辨识与微观探析能从官能团角度认识合成有机高分子化合物的组成、结构、性质和变化，并能从宏观与微观相结合的视角分析与解决实际问题。

科学态度与社会责任能分析有机高分子化合物的合成路线，通过高分子材料的合成等了解化学对社会发展的重大贡献。

有机化合物的合成[以练带忆]1．由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有( )A．氧化——氧化——取代——水解B．加成——水解——氧化——氧化C．氧化——取代——氧化——水解D．水解——氧化——氧化——取代A 解析：由乙烯CH2===CH2合成HOCH2COOH的步骤：CH2===CH2→CH3CHO→CH3COOH→Cl—CH2COOH→HOCH2COOH。

故反应类型有氧化——氧化——取代——水解。

2．从乙炔为原料制取CH2Br—CHBrCl，可行的反应途径( )A．先与Cl2加成反应后，再与Br2加成反应B．先与Cl2加成反应后，再与HBr加成反应C．先与HCl加成反应后，再与HBr加成反应D．先与HCl加成反应后，再与Br2加成反应D 解析：A途径反应后产物为CHBrCl—CHBrCl，不符合题意；B途径反应后产物为CH2Cl—CHBrCl，不符合题意；C途径反应后产物为CH3—CHBrCl或CH2BrCH2Cl，不符合题意；D途径反应后产物为CH2Br—CHBrCl，符合题意。

3．由烃A和其他无机原料合成环状化合物E的示意图如下所示(部分反应条件没有列出)：下列说法错误的是( )A．上述反应过程中有一个取代反应和两个氧化反应B．若C、E的最简式相同，则1 mol C与足量银氨溶液反应可生成4 mol AgC．一定条件下，和D可发生缩聚反应生成高分子化合物D．E的分子式为C4H4O4A 解析：反应②为BrCH2—CH2Br的水解，属于取代反应；反应⑤为酯化反应，属于取代反应，因此A错误。

第一章总论1.化学纤维的基本概念天然纤维：由纤维状的天然物质直接分离、精制而成。

化学纤维：用天然或人工合成的聚合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维。

①按原料分类人造纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，也称再生纤维。

合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品等为原料，经一系列的化学反应制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。

无机纤维：主要成分是由无机物构成的纤维。

②按尺寸分长丝：在化学纤维制造过程中，经纺丝成形和后加工工序后，得到的连续不断的长度以千米计的纤维称为长丝。

短纤维：化学纤维经切断而成的、一定长度规格的纤维。

丝束：丝束是由大量单纤维汇集而成。

牵切纤维：化纤丝束经牵伸拉断而成的长度不相等(而有一定比例)的短纤维。

③按性能分类⑴差别化纤维：泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性的化学纤维。

异形纤维：在合成纤维成形过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。

复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维，多组分纤维。

共混纤维：由两种或两种以上不同的聚合物混合后纺制成的化学纤维。

超细纤维：化学纤维可按单纤维的粗细（线密度）分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细纤维和极细纤维。

有光纤维：生产过程中，未加入消光剂经行消光处理的光泽较强的化学纤维消光纤维(无光纤维)：生产过程中，经过消光处理(通常用二氧化钛为消光剂)制成的化学纤维。

纤维表面的反射光减弱。

半消光纤维(半光纤维)：生产过程中，经部分消光处理(加入消光剂约0.5％)而制成的化学纤维。

⑵高性能纤维：具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、特别优异的一类新型纤维。

⑶功能纤维：在常规化学纤维原有性能的基础上，又增加了某种特殊功能的一类新型纤维。

⑷智能纤维：一维的纤维状智能材料。

2.化学纤维的主要质量指标一、线密度1.定义：线密度是表示纤维粗细程度的量，在我国化学纤维工业中，也称“纤度”。

化学与可持续发展（时间90分钟,满分100分)一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分)1．化学与生活、生产、环境密切相关。

下列说法不正确的是(）A．“嫦娥四号”着陆器上使用的碳纤维是一种新型无机非金属材料B．为防止食物变质，可加入适量的食品添加剂C．研发可降解塑料，可减少白色污染D．海水淡化可以解决淡水危机,向海水中加入明矾可以使海水淡化D[碳纤维是一种新型无机非金属材料，故A正确;安全用量的食品添加剂对人体无害，故B正确；研发可降解塑料，可以减少白色污染，有利于保护环境，故C正确；向海水中加入明矾不能使海水淡化，明矾水解生成的Al（OH)3胶体可吸附水中悬浮物,故D错误。

]2．化学与生活、生产密切相关，下列说法正确的是（）A．氯水和高浓度食盐水杀菌消毒的原理相同B．氢氧化铝可以用作阻燃剂、净水剂及抗酸药C．合成洗涤剂和纯碱溶液去除油污的原理相同D．燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成及温室气体的排放B［氯水具有强氧化性,使细菌被氧化,而食盐水是使细菌蛋白质变性,A项错误；合成洗涤剂去油污是乳化作用，而纯碱溶液去油污是因为纯碱水解使溶液呈碱性，油污在碱性条件下发生水解，C项错误；燃煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成，但不能减少温室气体的排放，D项错误。

]3．“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应:C（s)＋H2O(g）错误!CO(g）＋H2（g)，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替）来提供的：C＋O2错误!CO2。

下面关于该过程的说法不正确的是()A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失C．煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高D．上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体B［虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C 项正确。

煤、石油和天然气的综合利用一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分，共24分。

每小题只有一个选项符合题意。

1．化学与生产和生活密切相关，下列说法正确的是（D）A．聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应B．煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料C．合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料D．利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程解析：聚乙烯塑料中没有不饱和键，不能发生加成反应，塑料老化是指在加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象，通常发生的是氧化反应，A项错误；煤脱硫后才能转化为清洁燃料，且煤的气化和液化都是化学变化，B项错误；碳纤维是无机材料，C项错误；粮食中含有淀粉,酿酒时淀粉先水解成葡萄糖,然后葡萄糖再转化为乙醇，D项正确。

2．下列关于化石燃料的加工说法正确的是(C)A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分馏是化学变化,可得到汽油、煤油C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D．煤制煤气是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要途径解析：石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质燃料油，而石油裂解的目的才是获得乙烯,A项错误；石油分馏是物理变化，B项错误；煤制煤气是化学变化，D项错误；煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气,C项正确。

3．下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是(C）A．有机高分子化合物是由小分子通过加成聚合反应或缩合聚合反应制得的B．合成高分子化合物的小分子叫单体C．每一种高分子材料的相对分子质量是确定的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类解析:高分子化合物可由小分子通过聚合反应制备，A正确；合成高分子化合物的小分子称为单体，B正确；高分子化合物是混合物,没有确定的相对分子质量,C错误；高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类，D正确。

4．下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是（C）A．石油裂解得到的汽油是纯净物B．石油产品都可用于加成反应C．天然气是一种清洁的化石燃料D．煤就是碳，属于单质解析：石油裂解得到的汽油是混合物，A项错误；只有含有双键或三键的物质才可以用于加成反应，石油产品中的烷烃，不能发生加成反应，B项错误；天然气的主要成分为甲烷，充分燃烧，生成物为二氧化碳和水，为清洁的化石燃料，C项正确；煤是古代的植物压埋在地底下,在不透气或空气不足条件下，受到地下的高温和高压年久变质而形成的黑色或黑褐色矿物，是复杂的混合物不是单质，D项错误。

第八章施胶剂与施胶化学纸张中纤维与纤维之间存在大量的毛细孔，而且构成纤维的纤维素和半纤维素含有亲水的羟基，能吸收水或其他液体。

用仅由纤维抄成的纸张书写或印刷时，墨水或油墨会过度渗透、扩散，造成字迹不清或透印；另外纸张吸水后强度下降，会影响纸张的正常使用。

为使纸张具有一定的抗液性能（主要是水）以满足其应用要求，需要在纸中加入一些具有抗液性能的胶体物质或成膜物质，以防止或降低液体对纸张的渗透和铺展，这类物质称之为造纸施胶剂。

施胶的方法主要分为浆内施胶和表面施胶，前者是施胶的主要方法，是将施胶剂加到造纸浆料中，在系统的湿部采用合适的方法使其保留并在纸页成型过程中达到与纤维的结合；而后者是指施胶剂施加到纸的表面上，使施胶剂与纸体粘合并在纸页表面附着一层近乎连续的薄膜，取得憎液性能或其它性能。

两种过程的结果都能降低对液体纸张的润湿性能，表面施胶还可降低纸页表面的空隙。

有时为了保证纸张的抗水性和提高纸张的质量，两种施胶方法会同时使用。

施胶剂的种类很多，用于浆内施胶的主要有：松香胶、强化松香胶、分散松香胶、石油树脂胶、石蜡胶和合成胶等。

用于表面施胶的主要有：氧化淀粉、醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、动物胶、合成树脂等。

实验和经验表明，一种好的施胶剂必须满足以下要求：（1）施胶剂分子必须具有亲水和疏水基团，前者用于与纤维结合，后者在纤维表面形成疏水层；（2）用于浆内施胶时，能被纤维表面吸附并能在纤维中有比较高的留着率，有时可借助阳离子助留剂来提高留着率；（3）施胶剂粒子在纤维表面能均匀分布，这可通过调整胶料浓度、添加点和浆浓度等实现；（4）施胶剂粒子具有定向的能力，疏水基团紧密排列在纤维表面；（5）与纤维有较强的结合力，定向胶粒分子必须锚定在纤维表面；（6）对渗透物质表现出优异的化学惰性；（7）对造纸过程和纸张性能没有不利影响。

随着造纸工业的不断发展，纸张浆内施胶剂的发展经历了不同的发展阶段。

从世界范围来看，施胶剂经历了如下发展历程：1807年出现了天然松香皂施胶剂，1955年强化松香胶投入使用，1956年开发了AKD反应型施胶剂，1968年则出现了ASA树脂型反应型施胶剂，1971年起阴离子高分散松香施胶剂得到应用，之后在1984年出现了阳离子高分散松香胶，期间合成胶、石蜡胶等都得到了发展。

第八章_功能复合材料功能复合材料多种材料按照性能优势互补的原则组合在一起而产生了一种新型的材料就称之为复合材料。

功能复合材料是复合材料的重要组成部分。

功能复合材料概述功能复合材料是指除机械性能外提供其它物理性能的复合材料,如超导、磁性、阻尼、吸音、吸波、吸声、屏蔽、导电。

阻燃、隔热等等的复合材料。

其主要结构包括基体和功能体或两种以上功能体组成。

基体用于粘接和赋形,对整体性能也有影响。

功能体提供功能性。

功能复合材料的分类复合材料可以分为结构复合材料和功能复合材料。

结构复合材料如纤维复合材料主要用于军工产品;功能复合材料则在激光、隐身材料以及其它声、光、电、磁等方面占有重要地位。

按照复合材料的基体分类又可分为有机复合材料和无机复合材料,有机复合材料主要是指聚合物基复合材料,包括热固性复合材料和热塑性复合材料;无机复合材料主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料、水泥基复合材料以及碳基复合材料。

也有的将复合材料分为常用复合材料和先进复合材料。

多数功能复合材料属于先进复合材料。

功能复合材料的复合效应多种材料复合起来,通过改变结构的复合度、对称性以及联结类型等参数可以大副度地、定向地改变材料的物性参数,因此可以按照不同用途通过优化组合实现最佳配合,而获得材料的性能最佳值,因此,对于类似的用途可以通过对复合材料的结构调整可以达到满意的结果,而不必要开发新的材料。

对功能材料进行复合,可以通过交叉耦合,产生新的功能效应,甚至可以出现新的二者都不具备的新的功能。

多种功能复合材料是今后复合材料的发展方向。

功能复合材料的复合效应包括非线性效应和线性效应。

线性效应包括平均效应、平行效应、互补效应和相抵效应。

电导、密度、热度等服从这一规律,可用PcViPi 来计算, P为功能指标,V为体积分数。

非线性效应包括共振效应、诱导效应、乘积效应等。

两种性能可以相互转换的功能材料X/Y与另一种Y/Z转换的材料复合起来,可以得到X/YY/ZX/Z的新材料,这就是具有乘积效应的功能复合材料。

化学纤维手册摘要：一、化学纤维的定义与分类1.化学纤维的定义2.化学纤维的分类二、化学纤维的制造过程1.原料的制备2.聚合物的熔融纺丝3.纤维的拉伸与取向4.冷却与卷绕三、化学纤维的性能与用途1.力学性能2.热性能3.化学稳定性4.用途领域四、化学纤维的发展趋势与挑战1.新型化学纤维的研发2.可持续发展与环保要求3.国内外政策与市场环境4.行业发展挑战与机遇正文：化学纤维是一种人造纤维，通过化学方法将原料制成纤维。

根据原料和制造工艺的不同，化学纤维可以分为许多种类，如聚酯纤维、聚酰胺纤维、腈纶纤维等。

化学纤维广泛应用于纺织、服装、家纺、产业用等领域，其性能和用途因纤维类型的不同而有所差异。

本文将对化学纤维的定义与分类、制造过程、性能与用途以及发展趋势与挑战进行详细介绍。

一、化学纤维的定义与分类化学纤维是指通过化学方法将原料制成纤维的物质。

根据原料和制造工艺的不同，化学纤维可以分为许多种类，如聚酯纤维、聚酰胺纤维、腈纶纤维等。

二、化学纤维的制造过程化学纤维的制造过程主要包括原料的制备、聚合物的熔融纺丝、纤维的拉伸与取向以及冷却与卷绕。

首先，将原料经过一系列化学反应和处理，形成适合纺丝的熔体。

接着，将熔体通过喷丝板或喷丝孔挤出，形成纤维。

然后，对纤维进行拉伸与取向，以提高纤维的力学性能。

最后，将纤维冷却并卷绕成一定的规格。

三、化学纤维的性能与用途化学纤维具有多种性能，如力学性能、热性能、化学稳定性等。

不同类型的化学纤维在性能上有所差异，因此具有不同的用途。

例如，聚酯纤维具有良好的弹性和耐磨性，广泛应用于纺织和服装领域；聚酰胺纤维具有高强度和耐热性，适用于产业用和军事领域；腈纶纤维具有柔软舒适的手感和优良的染色性能，常用于家纺和针织品。

四、化学纤维的发展趋势与挑战随着科技的发展，化学纤维行业呈现出以下发展趋势：新型化学纤维的研发，如生物基纤维和纳米纤维；可持续发展与环保要求的提高，促使企业改进生产工艺，降低能耗和排放；国内外政策与市场环境的变化，对行业产生不同程度的影响；行业发展挑战与机遇并存，企业需不断创新和调整战略以适应市场需求。

第一章总论1.化学纤维的基本概念纤维：比较柔韧的细而长的物质，纺织纤维长径比一般大于1000：1，直径几微米～几十微米。

长丝（Continuous Filament）：在化纤生产中经纺丝处理以后得到的长以千米计的丝叫长丝。

短纤维(Staple)：化纤生产中被切成几厘米~十几厘米短段的纤维称短纤维。

丝束(Tow) ：由几万根~百万根丝组成的一束。

再生纤维：以天然高分子为原料，经化学处理和机械加工制得的纤维，主要产品有再生纤维素和醋酸纤维素酯纤维。

合成纤维：以石油、天然气、煤及农副产品为原料，经过化学处理和机械加工制得的纤维。

复合纤维：沿着纤维轴向同时存在着两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。

异形纤维：在合成纤维成型过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维。

变形纱：所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝、膨体纱。

差别化纤维：指通过化学改性或物理变形使常规化学纤维品种有所创新或被赋予某些特性的服用化学纤维。

特种纤维：一般指具有特殊物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功能纤维。

高性能纤维：指具有高强度、高模量和耐高温、耐腐蚀、耐辐射、耐化学药品等性能的纤维。

功能纤维：指一般纤维具有物理机械性能基础上，具有某种特殊功能和用途的纤维，如具有反渗透、导光、导电、抗静电、阻燃等特性的纤维。

2.化学纤维的主要质量指标线密度：表示纤维粗细程度的量，1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数。

1tex=10dtex，9tex=1Denier断裂强度：纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维线密度之比。

1N/tex=1cN/tex .1g/D=0.882cN/dtex断裂伸长率：纤维在伸长至断裂时的长度比原来长度增加的百分数。

初始模量：即弹性模量（杨氏模量）是指纤维在外力作用下伸长1%时所需要的应力。

极限氧指数LOI ：着火的纤维离开火源而纤维继续燃烧时环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。